Multi-Scale Dilated Convolutional Neural Network for Hyperspectral Image Classification

基于多尺度空洞卷积神经网络的高光谱图像分类

郑姗姗¹,刘文¹,单锐¹,赵静一²,江国乾³,张智⁴

（1. 燕山大学理学院,河北 秦皇岛 066004;2. 燕山大学机械工程学院,河北 秦皇岛 066004;3. 燕山大学电气工程学院,河北 秦皇岛 066004;4. 北京航天研究所,北京 100094）

创新点说明：

1）将图像分割方法——空洞卷积用于卷积神经网络进行高光谱图像分类,提取更加广泛、抽象的图像特征。

2）构建基于多尺度空洞卷积神经网络的高光谱图像分类方法。搭建多尺度聚合结构,在每个通道中使用快捷连接和空洞卷积结构,有效提取图像特征,避免信息丢失。

研究目的：

针对图像信息丢失问题,得到高精度的高光谱图像分类方法。

研究方法：

在Indian Pines和Pavia University数据集上,与4个已有的高光谱图像分类方法进行对比实验,比较OA, AA和Kappa值。

研究结果：

多尺度空洞卷积神经网络在Indian Pines和Pavia University数据集上OA值分别达到了99.58%,99.92%。AA值分别达到了99.57%,99.90%。Kappa分别达到了99.52%,99.89%。

结论：

1）在卷积神经网络中引入空洞卷积,可以有效避免图像信息丢失。

2）多尺度空洞卷积神经网络能提取更佳的判别性特征,实现高分类性能。

关键词：多尺度聚合;空洞卷积;高光谱图像分类;快捷连接

     

基于最小连通邻域图的ISOMAP算法

噪音的干扰和邻域大小的不合适会在ISOMAP算法的邻域图中引入“短路”边,使其不能正确表达数据的邻域结构,从而使该算法具有较差的鲁棒性和拓扑稳定性。为此,根据最小连通邻域图能有效避免“短路”边的特点,提出了一种能有效删除“短路”边因而更具鲁棒性和拓扑稳定性的ISOMAP算法——基于最小连通邻域图的ISOMAP（MCNG-ISOMAP）算法。该算法能在一定程度上避免邻域大小难以有效选取的问题,同时还能在不依赖于邻域大小的情况下发现数据真正的固有维数。     

PLC内部资源开发的探讨

利用PLC内部富余资源 ,实现对PLC外部输入控制电器的短路和开路故障检测。探讨了设计思路 ,给出了实际控制电器短路和开路故障的检测梯形图     

废水脱氮工艺浅析

论述了废水高效生物脱氮工艺进展,提出了同步硝化反硝化以及其机理分析,短程硝化反硝化及其影响因素、厌氧氨氧化以及其氨氮去除效果等新兴的高效生物工艺,以解决水体富营养化的问题.     

MBBR中HRT与pH对短程硝化反硝化的影响

为了开发经济高效的生物脱氮工艺,在MBBR中进行了短程硝化反硝化的研究,考察了HRT与pH对短程硝化反硝化的影响。结果表明,在短程硝化反硝化过程中,在室温、不控制溶解氧的条件下,NH_4~+-N与COD去除率随着HRT的延长而增大,出水NO_2~--N随着HRT的延长先增大后减少,当HRT为8h时出水NO_2~--N最高;当pH由5增加到10时,COD去除率的变化较小,NH_4~+-N去除率和出水NO_2~--N则随着pH的增大先增大后减小,pH在8~9时对NH_4~+-N的处理效果最好,出水NO_2~--N最高。     

Multilevel surrogate modeling of an amine scrubbing process for CO2capture

Surrogate models provide a powerful method for simplifying calculations within complex simulations. While surrogate models are broadly applied within chemical engineering, little research exists investigating the level of surrogacy's impact on a simplified process model. In this work, artificial neural networks (ANN) and Kriging models are used as surrogate models at the process, process unit, and thermodynamic levels for a CO₂ amine scrubbing process. The surrogated models are evaluated against an Aspen Plus simulation for accuracy, convergence behavior, computational cost, and ability to extrapolate. The thermodynamic and process unit models can better handle discontinuous, non-smooth behavior, and convergence issues in the surrogated truth model, but poor conditioning in the final system of equations results in a lower accuracy and convergence rate than the process level surrogate. Beyond model accuracy, availability of diverse data, intended re-usability, and the desired outputs must be considered when selecting a level of abstraction.     

一体化复合式生物反应器的脱氮研究

利用自制的一体式缺氧/好氧(A/O)复合式生物反应器(HBR),对高浓度氨氮废水进行了脱氮研究.结果表明,当进水COD浓度在950～1100 mg·L-1、氨氮浓度增加到150 mg·L-1时系统COD、氨氮去除率开始下降;在好氧区内检测到大量的NO-2-N积累,表明HBR的脱氮作用部分是通过短程硝化-反硝化途径实现的.且复合式生物反应器填料内部存在多种多样的微环境类型以及缺氧/好氧内循环,造成反应器缺氧、好氧区都发生了同步硝化-反硝化反应.     

木质填料床A/O系统处理低C/N比养猪废水的效能与脱氮机制

针对干清粪式养猪废水 浓度高和低C/N比的特点构建了四格室木质填料床A/O处理系统,通过调控运行探讨其除氮效能和机制。结果表明,在HRT 18.7 h、32℃、硝化液回流比200%、好氧区DO 1.5 mg·L^-1等条件下,即便进水 高达307.7 mg·L^-1,COD/TN平均为0.47,系统对COD、 和TN的去除率仍能维持在66.5%、93.6%和89.0%左右,TN去除负荷达到0.22 kg·m^-3·d^-1以上。系统对COD和TN的去除表现出一定的空间分区特征,其中前三厌氧格室是去除COD主要功能区,末端好氧格室是脱氮功能区。系统的脱氮机制以短程硝化反硝化为主,枯木填料的腐解为反硝化提供了必要的碳源。     

氨氧化细菌富集培养的实验研究

建立了一种氨氧化细菌的富集培养方法.采用该技术培养30 d,氨氧化细菌能够富集达到90%的亚硝酸盐累积率.同时进行了扩大规模的实验,结果也验证了该技术的可行性,为短程硝化-反硝化的实际应用提供了依据.     

游离氨耦联溶解氧调控高氮豆制品废水脱氮探究

为了实现高氮豆制品废水短程硝化的快速启动与稳定运行,采用了游离氨(FA)耦联溶解氧(DO)的策略进行调控。结果表明,当ρ(DO)在0.2~1.2 mg/L时,豆制品废水均能成功启动亚硝化,并且随着ρ(DO)的增加,达到完全亚硝化的周期数增加。ρ(DO)的升高促进硝化速率,并且当ρ(DO)在1.2~1.5 mg/L时,初始硝化速度为8.5 mg/(g·h),显著高于其他实验组。在FA耦联DO控制豆制品废水短程硝化过程中,而当ρ(FA)控制在6.5~7.0 mg/L时,豆制品废水短程硝化进入稳定期,Nitrosomonas europaea和Nitrosomonas stercoris增加至30.5%和21.3%。